智能建造

目的 压气储能(compressed air energy storage，CAES)是利用电能和压缩空气势能相互转化来平衡电网波动的新型储能系统。CAES电站建造及运行相关经验的积累对CAES技术的发展具有重要意义。针对建造过程中设计方与现场信息传递效率低、施工方管控难度大、项目整体流程监督难等问题，提出了一种适用于CAES电站的全流程智能体系。 方法 首先，分析CAES电站的建造流程，找出其工程特点。其次，围绕CAES电站从设计到运维的全过程，在空间和时间维度构建CAES电站的全流程智能建造体系。最后，在设计阶段提出正向设计出图等关键技术；在装备制造阶段提出设备虚拟预组装等关键技术；在施工阶段提出5D施工管理等关键技术；在运维阶段提出面向运维的数据交付等关键技术。 结果 对某300 MW级CAES示范工程的验证结果表明，CAES电站全流程智能体系的构建具有合理性，且关键设备及软件的应用为项目提供了技术支撑。 结论 通过CAES电站全流程智能体系及其关键技术，打通了电站建造各阶段的互通链条，实现了CAES电站的全生命周期信息管理。

本项目属于电力及其他建设工程领域绿色施工管理。 习近平总书记生态文明思想是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分，生态文明建设成为中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局的重要组成部分，新颁布的环保法被誉为史上最严，同时国家和地方环保督察对违法违规行为处罚力度之大也是史上最严。相关研究调查表明, 我国建造能耗巨大,2018年建造能耗占我国能源消费总量的26%,CO2排放占我国CO2排放总量的35%。现阶段国家正大力提倡可持续发展,建筑施工企业不践行绿色施工理念，与国家日益严峻的节能环保形势和要求不匹配，也将严重制约企业的生产经营和产业发展。 中国电力建设股份有限公司（以下简称“中国电建”）做为大型央企，通过开展在电力及其他建设工程领域绿色施工的理论探索与实践应用研究，形成了调研报告1份、《绿色施工管理规程》1项、《绿色施工指导手册》1项、绿色施工措施视频50个等成果，建立了绿色施工管理标准，规范了绿色施工管理程序，为企业绿色施工提供规范化指导，推动企业软实力的提升和高质量发展。 项目主要创新内容： （一）创新提出“五节一环保”绿色施工理念。中国电建在传统绿色施工“四节一环保”基础上增加“人力资源节约与保护”，首次提出“五节一环保”的绿色施工管理理念。在施工过程中减少人力资源使用，保护作业人员，提高施工效率。 （二）将现代信息技术与绿色施工管理深度融合，提升绿色施工管理效能。通过“互联网+”、物联网、BIM技术，采集声、光、位置等信息，实现物理与现实之间的实时交互，。应用远程能耗管理系统等技术构建智慧工地，应用BIM技术在虚拟空间中完成施工映射，达到数字孪生的目的，实现智能建造。 （三）《绿色施工指导手册》汇集行业内先进、可靠、高效的绿色施工技术及措施，科学指导绿色施工管理有效落地。指导手册采取图文并茂的形式，汇集电力建设、房屋建筑等工程先进的绿色施工措施与方法，同时将50项绿色施工措施制作成动画融入到相应施工环境中，以二维码的形式发布，实现动态演示、动态交底。 中国电建自2018年全面推行创新研究成果以来，绿色施工管理工作逐步实现规范化和标准化，2019年末公司万元营业收入能源消耗（可比价）较2017年下降13.89%、烟（粉）尘排放量较2017年下降17.23%、万元营业收入二氧化碳排放量（可比价）较2017年下降14.26%，取得显著社会效益、环境效益和经济效益，为实现施工项目节能环保、降本增效以及企业的绿色可持续发展做出了积极的贡献。

将电力北斗、数字孪生、5G、人工智能、边缘计算等数字化技术与电网基建安全质量管控业务深度融合，围绕基建施工现场“计划、队伍、人员、现场”四个管住要求，构筑人员管控、设备管控、本体工程管控和作业现场全景监测模块，集成“e基建”作业票工作内容、原始施工计划等信息，整合接入北斗终端、雷达可视化和无人机等智能装备，打造具备智能感知、远程监控、智能建造三方面能力的“电网施工一张图”和基于i国网的“智慧规程背包”移动app，辅助基建现场安全质量监督和管理。产品已在国网山东电力试点应用并荣获中国施工企业管理协会 2023 年“工程建设行业互联网发展最佳实践案例”。

大型水电工程 EPC 项目具有技术难度大、牵涉面广、不确定风险因素多等特点，因此，需要一种创新性的、基于多要素、全信息的快速智慧决策系统，真正实现 EPC 项目管理信息系统“从无到有、从有到强、从强到智”。项目组依托杨房沟水电站工程，针对 EPC 模式下大型水电项目的管理特点，将传统的水电项目建设管理模式进行了创新，采用先进的 BIM、大数据、移动端、物联网等技术，借助数字化手段将工程建设精细化，管理深入至“单元工程级”，涵盖了工程设计、质量、进度、投资、安全等各个模块，实现了杨房沟水电工程设计施工的全过程数字化管理与智慧化管控。 本项目成果属于工程管理领域，主要管理创新成果包括：①首次系统地创建了一套基于 BIM的大型水电工程 EPC 项目的智慧管理体系，通过三维正向设计、智能建造、数字化移交等先进的技术手段实现了以设计施工一体化为核心的大型水电工程 EPC 项目全过程数字化建设管理创新，具有良好的应用前景和推广价值。②基于三维协同设计平台实现了水电工程全专业三维正向设计，并且实现了 BIM 模型的精细化、属性化和轻量化以及基于 BIM 模型的工程建设管理。③研发了可模块化配置的设计施工 BIM 管理系统，实现了大型水电工程 EPC 项目的设计施工一体化管控。④首次提出了有效解决大型水电工程 EPC 项目从“物理实体电厂”到“数字孪生电厂”的数据信息损失问题的整体移交方案，打通了工程全生命周期管理的“最后一公里”。 项目成果成功应用于杨房沟水电站工程，经济和社会效益显著，已有中国电力建设企业协会、水电建设监理协会、水力发电工程学会、水电水利规划设计总院、国电、国网新源等 30 多家单位到杨房沟水电站开展调研学习，各单位及专家一致认为本成果已达到国内外水电项目建设管理一流水平，具有很强的可操作性和推广价值。本项目的相关技术在两河口水电站、大古水电站、杭州地铁、雄安新区等项目中得到了应用，后续将在雅砻江流域卡拉、孟底沟等水电站中推广应用。项目组共计获得软件著作权 9 项，论文 8 篇，“工程三维数字化设计与施工管理一体化”成果被鉴定为“国际领先水平”。本项目对传统水电工程的建设管理进行了创新，真正实现了大型水电工程 EPC 项目基于移动设备的人机交互管理、扁平化管理、数据感知和共享管理，为大型水电工程 EPC 项目管理升级、优化生产组织提供了新思路、新方法，具有广阔的市场前景和巨大的应用价值，为国内同类工程建设创新管理思路提供了良好的借鉴。

溪洛渡工程位于长江干流，坝高285.5m，是世界上已建的三座300m级特高双曲拱坝之一。地震设防标准、坝身泄洪流量及泄洪功率位居世界特高拱坝之首，结构复杂程度为世界拱坝之最。为达到其工作性态可知、可控，三峡集团公司开展了300m级特高拱坝智能化建设的创新和实践，并由此引申出“一个平台、两个模式、三个要素”与拱坝智能建造相匹配的管理模式，保证其建设过程规范、有序、协调、健康，实现“无缝大坝、精品工程、典范工程”的目标。 “一个平台”，是业务协同工作平台（Intelligent Dam Management），提供混凝土施工、混凝土温控等8个专业模块和预报警、仿真分析等6个管理模块，实现大坝施工全专业、全过程的实时、在线、全天候的标准化、数字化、精细化管理，以及参建各方的高效协同工作。 “两个模式”，是基于拱坝智能化建设，首次提出并实践的“一个中心、两个支撑、三个支柱“1+2+3建设模式”和“参建四方、一个协同平台、多家科研院校的4+1+N项目执行模式”，“产学研用”紧密结合，使项目各干系人的优势资源得到了充分发挥，通过实时、在线、有针对性地研究大坝混凝土和大坝结构的真实性态，并动态优化设计和施工方案且采取切实可行的工程措施，使科研对项目建设的技术支撑由事后问题分析转变到事前预判的源头管理。同时，引申出高科技条件下，“跨单位、跨学科、跨地区产学研用一体化”的大坝建设科研新模式，并在生产中达到理论与实践统一。 “三个要素”，通过“全面感知、真实分析、实时控制”体现智能控制全过程，形成现场数据实时采集传输技术，施工期全坝全过程仿真与优化，300m级拱坝智能化建设施工标准及关键施工技术和以智能温控、智能振捣、数字灌浆等为核心的软硬件一体化的成套智能建造装备。 “一个平台、两个模式、三个要素”的拱坝智能建造管理模式，引领水电工程走向智能化，经过溪洛渡工程的实践，证明这种管理模式充分调动和集成了项目各方资源，达到了预防为先、实时导向的效果，创造了浇筑680万m3 混凝土未发现温度裂缝、常态混凝土取芯20.59m和国内外钢衬混凝土最短间歇期26天均衡施工的世界纪录，并提前工期11.5个月确保按期蓄水发电。溪洛渡已历经5年蓄水运行，监测成果表明各项指标均在设计允许范围内。鉴定委员会认为“该成果是混凝土拱坝筑坝技术和管理的重大创新，居于国际领先水平”。成果授权发明专利12项、实用新型19项、软件著作权13项，并在向家坝、白鹤滩、乌东德、藏木等工程应用推广，社会和经济效益显著，可供国内外同类高坝建设项目管理借鉴。